#61548; #61548; 筒仓物料存储量检测系统研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

筒仓是一种常见的散体物料贮存结构，因其贮存效率高，且容易实现机械自动化作业，而广泛应用于粮食、矿产、建筑等行业当中。而随着人民生活水平的提高，工业机械化行业的迅速发展，筒仓物料存储量检测技术越来越得到各界关注。筒仓广泛用于各行各业中，但由于技术的不完善导致了多起筒仓倒塌事故。导致事故发生的原因有多种，但其主要原因之一是筒仓承重和侧壁压力的计算技术不完善。目前国内外的研究主要集中于筒仓侧壁压力的研究与分析，而对筒仓物料存储量检测技术关注较少。粮仓、矿产、建筑物料的储量管理都是一项重要环节，储量管理的好坏将直接影响生产生活中的正常运作。因此，筒仓作为一种常见的物料贮存结构，其物料存储量检测技术至关重要。

在实际生产中企业物料筒仓称重计量大多数方法是在出料口底部安装传感器测量，这种方法很不方便。综合国内现有的一些研究可发现，其他一些测量方法基本是通过测量物料的体积再乘以单位密度来得出物料的储量。根据体积测量原理的不同可分为：超声波式测量、摄像测量、激光扫描测量三类。

超声波式体积测量系统主要由3部分组成：（1）脉冲超声测距传感器，测量堆场面高度；（2）堆场数据采集箱，对传感器测量的数据进行采集及传输；（3）便携式计算机，作为数据处理的核心，实现储量计算、打印报表等功能。系统测量的基本原理是： 首先，将物料堆划分为大量底面积很小的柱体；然后，使用超声波测距传感器完成对每个柱体的高度测量；最后，计算出每个柱体的体积并累加从而得到整个堆场的体积。摄像测量法是计算机视觉测量中的一种常用测量方式，针对大型堆料体积的测量，有研究提出在堆料场四周安装多对摄像头以获取多组图像数据，之后将采集到的图像信息通过图像数据传输卡输入到计算机进行运算测量。

2. 研究的基本内容与方案

研究目标：选择合适的传感器，根据筒仓物料的力学结构特性，设计合理的物料存储量检测系统。

研究内容：（1）实验平台的软硬件集成（利用数学建模方法设计出一个筒仓实验模型，在筒仓底部安装好数个压力传感器，利用相关硬件系统将压力传感器与电脑连接起来，这样就形成了一个软硬件集成系统的实验平台，并且此系统与实际相似度比较高，便于应用于实际）；（2）研究压力分布数据的处理及特征参数提取的算法模型；（3）设计实验，通过实验数据得出压力分布特征与物料实际重量的关联模型。

拟采用的研究方法：本次研究将首先对各类传感器进行分析，找出满足需要的传感器类型（精度和相应速度），然后根据传感器的特点，对传感器的分布进行初步的设定，此设定主要考虑传感器的间距和在筒仓底部及侧壁分布的位置。然后通过相关硬件和软件的设计，将硬件安装到事先定制的模型上，用大米或类似的物料进行实验。将压力传感器采集的数据，结合试验平台的参数模型，将压力分布数据进行处理及特征提取，进行多次实验测量，建立压力分布与物料重量的关联模型，并与实际物料重量进行校正，判断该关联模型是否满足称重计量的精度要求，若不满足，则对压力分布数据处理和特征提取算法进行改进，重新通过实验建立该关联模型，直至其满足精度要求。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的相关软件及知识方案完成开题报告。

第4－7周：查阅相关参考文献，研究分析物料存量与传感参数关系的数学模型。

第8－11周：熟悉仿真软件使用，结合筒仓实验拟合结果验证数学模型。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张家康, 黄文萃. 筒仓贮料侧压力系数研究[j]. 建筑结构学报,1999(1):71-74.

[2] 赵松.(2013). 筒仓贮料压力分析及其应用.(doctoral dissertation, 武汉理工大学).

[3] 李鹏.粮仓储量三维激光扫描快速测量技术研究[d]. 清华大学 2010.